一种复合型高性能混凝土流变剂的制备

时间：2024-09-30

蒋禹，邓磊，沈建荣，谢大银，张源资

（贵州科之杰新材料有限公司，贵州龙里 551206）

0 引言

我国的基建工程投入越来越大，混凝土是建筑工程中使用最多的材料之一[1]。然而，混凝土是很复杂的拌合物，混凝土组分变化过程的不可控制性给生产混凝土带来很大困难，为了解决混凝土离析泌水、坍落度损失快、强度低、凝结时间过长或过短等问题，人们研制出减水剂、保坍剂、缓凝剂、流变剂等各种外加剂，使生产的混凝土性能具有更好的状态。各种外加剂对混凝土的作用都不尽相同，使用单一外加剂很难生产出工作性能良好的混凝土。在实际施工过程中，混凝土严重的离析泌水使混凝土结构明显分层，就会大大降低混凝土结构的强度和使用性能[2]，混凝土流变剂能有效解决混凝土离析泌水问题，使混凝土浆体饱满、流动性能好，并且能提高混凝土强度。单一组分的混凝土流变剂并不能达到这个作用，因此，合成一款复合型高性能的流变剂是必要的。

为了解决混凝土离析泌水的问题，本文利用丙烯酰胺和甲基丙烯酸在过硫酸铵的作用下，通过加热反应 3 小时左右，然后在低温条件下加入水溶性聚乙烯醇（1788）进行复合，再将复合得到的复合型流变剂与市场上普遍使用的混凝土流变剂进行混凝土性能评价。

1 原材料与试验方法

1.1 试验原材料及配合比

减水剂：Point-S08，固含量为 10%，贵州科之杰新材料有限公司；丙烯酰胺：AM，工业级，白色粉末，巩义市腾龙水处理；甲基丙烯酸：MMA，工业级，无色透明液体，东莞市卡达尔塑胶原料有限公司；过硫酸铵：APS，工业级，白色晶体，济南鑫雅化工有限公司；聚乙烯醇（1788）：PVA，工业级，白色粉末，河北晴俊纤维素厂；羟丙基纤维素：HPMC，工业级，白色粉末，河北晴俊纤维素厂；聚丙酰胺：PAM，工业级，白色粉末，巩义市腾龙水处理；淀粉醚：HPS，工业级，白色粉末，河北晋州广通纤维素厂；水泥（C）：红狮 P·O42.5，贵州红狮水泥有限责任公司；砂子（S）：白砂 S1，青砂 S2，细度模数 2.6～3.2，贵阳市政建设有限公司；石子（G）：6～19mm 连续级配，贵阳市政建设有限公司；拌合水（W）：自来水。

1.2 样品的制备

A 料：MAA+W=5g+95g，固含量为 5%，B 料：APS+W=0.1g+99.9g，固含量为 0.1%。

向 500mL 四口烧瓶中装入一定量的去离子水，开动搅拌器，边搅拌边加入AM，当温度升到 70～80℃时，开始滴加 A 料和 B 料，A 料 3h 滴加完全，B 料3h20min 滴加完全。然后降温到 45℃，添加一定量的PVA（1788）进行复合即得到一种复合型的混凝土流变助剂（Point-B），固含量为 5%。

Point-B 合成完成后，取 Point-B (5%)、 HPMC(5%)、PAM (5%)、HPS (5%) 分别与 Point-S08 (10%) 以1:100 的比例配制成 C、D、E、F 溶液待用。

1.3 试验用混凝土配合比

参照 GB 8076—2008《混凝土外加剂》进行 C30 混凝土性能试验，混凝土配比见表 1。

表1 混凝土试验配合比k g/m3

2 结果与讨论

2.1 流变助剂和减水剂相容性对比

分别取 Point-B (5%)、HPMC (5%)、PAM (5%)、HPS (5%) 各 1g 溶于 100g Point-S08 (10%) 的水溶液中，观察溶解情况，各种流变助剂和减水剂相容性对比见表 2。

表2 流变助剂和减水剂相容性对比

从表 2 可明显看出，和减水剂复配后，Point-B 易溶于减水剂，溶解后不分层，HPMC 溶解速度很慢，且会形成少量胶体，PAM 和 HPS 溶解速度相对较快，但会出现不同程度的分层情况。

2.2 流变助剂的混凝土性能对比

流变助剂混凝土性能对比见表 3。

从表 3 可知，掺有 C 的混凝土初始和 1 小时的坍落度/扩展度分别为 220mm/600mm 和 220mm/560mm，是掺有几个样品的混凝土中最大的，说明掺有 C 的混凝土坍落度和扩展度的初始和保坍能力较其他三个流变剂好；从含气量来看，掺有 C 和 D 的混凝土中含气量分别为 2.1% 和 3.2%，说明 C 引入气泡较少，D 引入气泡最多；掺有 C 的混凝土初凝时间和终凝时间分别为7h 和 10h，然而掺有其他三个样品的混凝土初凝时间和终凝时间分别大于等于 8h 和 11h；从 28 天强度来看，掺有 E 的混凝土 28d 强度最高，但是和掺有 C 的混凝土强度相差不大；从倒坍速度来看掺有 C 的混凝土倒坍速度为 1.9s，掺有 D 的混凝土倒坍速度为 4s，说明掺有 C 的混凝土倒坍速度最快，掺有 D 的混凝土倒坍速度最慢；从混凝土表面浆体来看，D 浆体最多，C 稍差，E 和 F 的较少。综上所述，通过对比 C、D、E、F混凝土的坍落度/扩展度、含气量、倒坍时间等性能对比，添加 C 的混凝土综合性能最好，是一种理想的混凝土流变助剂，可以用于实际生产应用。

表3 混凝土测试结果